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  <title>手写JVM系列(15)-字符串的实现 | zachaxy</title>









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          <h2 class="post-title" itemprop="name headline">手写JVM系列(15)-字符串的实现</h2>


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                2018-01-16
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                  <span class="post-meta-item-text">字数统计&#58;</span>

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        <p>Java 程序中最常用的除了基本类型的变量，就数得上字符串了吧，String 在 Java 中并不是基本类型，而是一个引用类型，但是它又很特别，所以特意对 JVM 中的 String 进行讲解。但是不得不承认的是，我的示例中是用 java 来构建的 JVM，起初的目的就是为了快速实现该 JVM，快速的了解 JVM 内部原理，虽然达到了目标，但是在实现该 JVM 内部的一些细节时，总有些不尽人意的地方，这是当初所没想到的，例如本节字符串池的实现，以及后面本地方法的实现上，所写的代码都显得有点挫。不过对于理解 JVM 的内部原理，依然有很大帮助。</p>
<a id="more"></a>

<h1 id="字符串在不同位置所使用的编码"><a href="#字符串在不同位置所使用的编码" class="headerlink" title="字符串在不同位置所使用的编码"></a>字符串在不同位置所使用的编码</h1><p>回想整个 JVM 对字符串处理的过程，有两个个关键的地方对字符串进行了处理。下面的讲解中出现了几种编码，如果你对编码不是很了解，请先阅读<a href="https://zachaxy.github.io/2018/01/15/%E7%90%86%E8%A7%A3%E5%90%84%E7%A7%8D%E5%AD%97%E7%AC%A6%E7%BC%96%E7%A0%81/">理解各种字符编码</a> ，以便后续内容的理解。</p>
<h2 id="class-文件中的字符串常量-gt-JVM"><a href="#class-文件中的字符串常量-gt-JVM" class="headerlink" title="class 文件中的字符串常量-&gt;JVM"></a>class 文件中的字符串常量-&gt;JVM</h2><p>class 文件中解析常量池时，在 class 文件中字符串常量是以 <code>MUTF-8</code>编码的形式保存的，我们读取文件时，需要进行额外的处理。</p>
<p>所谓的额外处理就是说当我们把常量池中<code>ConstantUtf8Info</code>类型的常量加载到内存中，该字符串在 JVM 中用哪种编码来表示。这其实取决于我们的 JVM 是用什么语言来写的，如果我们用 go 语言来实现 JVM，go 语言中的字符串是用<code>utf-8</code>的编码，所以 class 文件中的字符串常量被加载到 JVM 中之后，其表现形式就是 <code>utf-8</code>；而我的 JVM 是用 java 语言来写的，java 语言中字符串是用<code>unicode</code>的编码，所以 class 文件中的字符串常量被加载到 JVM 中之后，其表现形式就是 <code>unicode</code>；无论是<code>utf-8</code>还是<code>unicode</code>，都需要将<code>MUTF-8</code>格式的字节按照目标格式进行转换，才可以被正确的使用，否则就是乱码。如果你用的是另一种语言来写 JVM，而该语言中字符串的编码恰好为<code>MUTF-8</code>，那么你就不用进行转换，直接读取字符串到内存就好了。</p>
<p>可不幸的是，没有哪种编程语言中字符串是用的<code>MUTF-8</code>编码。这种编码格式也太不常用了，目前也搞不清楚为何 class 文件中要单独用 <code>MUTF-8</code>编码来保存字符串。既然是用 java 实现的 JVM，那么在解析 class 文件中的字符串常量时，我们是进行了编码的转换的：具体代码在<a href="https://github.com/zachaxy/JVM/blob/master/Java/src/classfile/classconstant/ConstantUtf8Info.java" target="_blank" rel="noopener">ConstantUtf8Info.java 中</a></p>
<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br><span class="line">11</span><br><span class="line">12</span><br><span class="line">13</span><br><span class="line">14</span><br><span class="line">15</span><br><span class="line">16</span><br><span class="line">17</span><br><span class="line">18</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="keyword">public</span> <span class="class"><span class="keyword">class</span> <span class="title">ConstantUtf8Info</span> <span class="keyword">extends</span> <span class="title">ConstantInfo</span> </span>&#123;</span><br><span class="line">	<span class="meta">@Override</span></span><br><span class="line">	<span class="function"><span class="keyword">void</span> <span class="title">readInfo</span><span class="params">(ClassReader reader)</span> </span>&#123;</span><br><span class="line">	    <span class="keyword">int</span> len = reader.readUint16();</span><br><span class="line">	    <span class="keyword">byte</span>[] data = reader.readBytes(len);</span><br><span class="line">	    <span class="keyword">try</span> &#123;</span><br><span class="line">	        val = decodeMUTF8(data);</span><br><span class="line">	    &#125; <span class="keyword">catch</span> (IOException e) &#123;</span><br><span class="line">	        e.printStackTrace();</span><br><span class="line">	    &#125;</span><br><span class="line">	&#125;</span><br><span class="line"></span><br><span class="line">	<span class="comment">//将 MUTF8 转为 UTF8 编码, 根据 java.io.DataInputStream.readUTF（）方法改写。</span></span><br><span class="line">	<span class="function"><span class="keyword">private</span> <span class="keyword">static</span> String <span class="title">decodeMUTF8</span><span class="params">(<span class="keyword">byte</span>[] bytearr)</span> <span class="keyword">throws</span> IOException </span>&#123;</span><br><span class="line">	    ......</span><br><span class="line">	    <span class="keyword">return</span> <span class="keyword">new</span> String(chararr, <span class="number">0</span>, chararr_count);</span><br><span class="line">	&#125;</span><br><span class="line">&#125;</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<h2 id="JVM-gt-Java-应用程序"><a href="#JVM-gt-Java-应用程序" class="headerlink" title="JVM-&gt;Java 应用程序"></a>JVM-&gt;Java 应用程序</h2><p>上面一步是将 class 文件中常量池的字符串加载到 JVM 中了，但这还不是最终目的，我们最终的目的是在应用程序中使用该字符，一个最简单的例子：</p>
<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="function"><span class="keyword">void</span> <span class="title">f</span><span class="params">()</span></span>&#123;</span><br><span class="line">	String s = <span class="string">"hello"</span>;</span><br><span class="line">	System.out.println(s);</span><br><span class="line">&#125;</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p>上述方法中，我们的目标就是打印出 s 所代表的“hello”字符串。要能正确的打印出“hello”，首先要明白，我们在代码中写了“hello”这个字符串之后，通过<code>javac</code>的处理，“hello”会存储到 class 文件中了。我们真正用的是 class 文件。那么上一步已经把 class 中的“hello”加载到 JVM 中了，接下来程序要使用真实的 java 程序中，其 String 是用<code>unicode</code>来表示的，因此还需要将 JVM 中的“hello”转换为<code>unicode</code>编码。万幸的是，我们的 JVM 是用 java 来实现的，所以从 JVM 中获取对应的字符串，本身就已经是<code>unicode</code>编码了，无须任何转换就可以实现，但是这也是我所不满的地方，因为真实的 JVM 并不是用 java 来实现的，所以这里无法具体模拟具体转换的细节了（后续可能会考虑用 c++ 对本虚拟机进行重构，那么这个问题自然就遇到了。）</p>
<p>而底层真正实现这一转换是在下面即将介绍的 ldc 指令中实现的！</p>
<h1 id="class-文件常量池中的-ConstantStringInfo-常量-VS-ConstantUtf8Info-常量"><a href="#class-文件常量池中的-ConstantStringInfo-常量-VS-ConstantUtf8Info-常量" class="headerlink" title="class 文件常量池中的 ConstantStringInfo 常量 VS ConstantUtf8Info 常量"></a>class 文件常量池中的 ConstantStringInfo 常量 VS ConstantUtf8Info 常量</h1><p>在<a href="https://zachaxy.github.io/2017/05/09/%E6%89%8B%E5%86%99JVM%E7%B3%BB%E5%88%97-5-%E5%88%86%E6%9E%90class%E6%96%87%E4%BB%B6-%E5%B8%B8%E9%87%8F%E6%B1%A0/">分析 class 文件中的常量池</a>中，我们介绍了<code>ConstantStringInfo</code>和<code>ConstantUtf8Info</code>这两个常量，但是其区别我们并没有做出说明，放着这一节进行说明，可能更合适。<br>我们知道 ConstantUtf8Info 常量是真正存放字符串的，而 ConstantStringInfo 常量中并没有字符串，而是保存了一个常量池的索引，该索引指向的正是一个 ConstantUtf8Info 常量。不知道你有没有想过为什么会有一个 ConstantStringInfo 的常量这么麻烦，要多一步才能获取到真正的字符串，全部都用 ConstantUtf8Info，省去中间一步的过程，岂不更快？</p>
<p>这里就涉及到 class 文件中<code>ConstantUtf8Info</code>常量保存的字符串是什么内容了，可以分为两类：</p>
<ul>
<li>类名，方法名，变量名，描述符，这些字符串是用来确定加载哪个类，调用哪个方法，使用哪个变量的，是供 JVM 内部使用的。</li>
<li>在 java 程序中显示声明的 String 类型的变量，是供 java 程序使用的。</li>
</ul>
<p>我们写 java 程序其实只关心我们定义的 String 类型的变量，而 String 类型的变量在 class 文件中就是用 <code>ConstantStringInfo</code>常量来表示的。这就解释了为什么都是表示字符串，使用两种常量进行区分。这里主要是把 JVM 使用的字符串和 java 应用程序使用的字符串所区分开。</p>
<p>两类字符串的赋值时期也是不同的，JVM 内部使用的像类名，方法名，描述符等字符串是在 class 文件转为 Zclass 对象时，进行的赋值。而<code>ConstantStringInfo</code>常量是在 class 文件中的常量池转换为 运行时常量池时进行的转换，此时 RuntimeConstantPool 中的字符串就不在是再通过索引指向另一个常量了，而是保存的真正的常量。下面是常量池转换时，对<code>ConstantStringInfo</code>常量的处理：</p>
<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br><span class="line">11</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="keyword">case</span> ConstantInfo.CONSTANT_String:</span><br><span class="line">    <span class="comment">//在对字符串引用进行转换的时候，转为字符串直接引用</span></span><br><span class="line">    ConstantStringInfo stringInfo = (ConstantStringInfo) classFileConstantInfo;</span><br><span class="line">    <span class="keyword">this</span>.infos[i] = <span class="keyword">new</span> RuntimeConstantInfo&lt;String&gt;(stringInfo.getString(), ConstantInfo.CONSTANT_String);</span><br><span class="line">    <span class="keyword">break</span>;</span><br><span class="line"></span><br><span class="line"></span><br><span class="line"><span class="comment">//这里用到了 ConstantStringInfo 的 getString()方法，其源码为：</span></span><br><span class="line"><span class="function"><span class="keyword">public</span> String <span class="title">getString</span><span class="params">()</span> </span>&#123;</span><br><span class="line">    <span class="keyword">return</span> constantPool.getUtf8(stringIndex);</span><br><span class="line">&#125;</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<h1 id="String-变量详解"><a href="#String-变量详解" class="headerlink" title="String 变量详解"></a>String 变量详解</h1><p>前面介绍<code>ConstantStringInfo</code>常量时，我说过在 java 代码中定义的 String 类型的变量，都会在 class 文件中保存为<code>ConstantStringInfo</code>常量，但是那个表述并不准确。并不是代码中任何一个 String 类型的变量，都会被保存在 class 文件中的<code>ConstantStringInfo</code>常量中。<br>我们看如下两个 String 类型的变量，已经其对应的字节码</p>
<ol>
<li>直接定义字符串<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="function"><span class="keyword">void</span> <span class="title">f0</span><span class="params">()</span></span>&#123;</span><br><span class="line">	String s0 = <span class="string">"a#4$"</span>;	</span><br><span class="line">&#125;</span><br><span class="line"></span><br><span class="line"><span class="comment">//该方法对应的字节码</span></span><br><span class="line">0 ldc #3 &lt;a#4$&gt;</span><br><span class="line"><span class="number">2</span> astore_1</span><br><span class="line"><span class="number">3</span> <span class="keyword">return</span></span><br></pre></td></tr></table></figure>

</li>
</ol>
<p>通过查看字节码，我们发现如果是定义的直接字面量”a#4$”的 String 类型的变量，那么该字符串”a#4$”就会在 class 文件中保存为<code>ConstantStringInfo</code>常量，同时在运行时，被转为运行时常量池中的常量，ldc 指令表示将当前运行时常量池中索引为 3 的变量压入操作数栈，随后再将该变量保存到本地变量表索引为 1 的位置。</p>
<p>结论：String 类型的变量，在赋值时使用的是直接字面量，则会在 class 文件中保存为<code>ConstantStringInfo</code>常量。</p>
<ol>
<li>通过字符串连接符<code>+</code>定义字符串<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="function"><span class="keyword">void</span> <span class="title">f1</span><span class="params">()</span></span>&#123;</span><br><span class="line">	String s1 = <span class="string">"a#"</span> + <span class="string">"4$"</span>;</span><br><span class="line">&#125;</span><br><span class="line"></span><br><span class="line"><span class="comment">//该方法对应的字节码</span></span><br><span class="line">0 ldc #3 &lt;a#4$&gt;</span><br><span class="line"><span class="number">2</span> astore_1</span><br><span class="line"><span class="number">3</span> <span class="keyword">return</span></span><br></pre></td></tr></table></figure>

</li>
</ol>
<p>通过查看字节码，我们发现用字符串连接符<code>+</code>定义字符串，最终同样是想定义”a#4$”的字符串，其对应的字节码和直接定义”a#4$”是完全一样的，之所以会产生这样的结果，完全是编译器帮我们做的优化。</p>
<p>结论：使用字符串连接符<code>+</code>定义字符串，如果连接的子串也是直接字面量，那么编译器会帮我们做优化，其结果和定义连接后的字面量的字符串结果是完全一样的。</p>
<ol>
<li>通过变量定义字符串<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br><span class="line">11</span><br><span class="line">12</span><br><span class="line">13</span><br><span class="line">14</span><br><span class="line">15</span><br><span class="line">16</span><br><span class="line">17</span><br><span class="line">18</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="function"><span class="keyword">void</span> <span class="title">f2</span><span class="params">()</span></span>&#123;</span><br><span class="line">	String tmp = <span class="string">"4$"</span>;</span><br><span class="line">	String s2 = <span class="string">"a#"</span> + tmp;</span><br><span class="line">&#125;</span><br><span class="line"></span><br><span class="line"><span class="comment">//该方法对应的字节码</span></span><br><span class="line"> 0 ldc #3 &lt;4$&gt;</span><br><span class="line"> <span class="number">2</span> astore_1</span><br><span class="line"> 3 new #4 &lt;java/lang/StringBuilder&gt;</span><br><span class="line"> <span class="number">6</span> dup</span><br><span class="line"> 7 invokespecial #5 &lt;java/lang/StringBuilder.&lt;init&gt;&gt;</span><br><span class="line">10 ldc #6 &lt;a#&gt;</span><br><span class="line">12 invokevirtual #7 &lt;java/lang/StringBuilder.append&gt;</span><br><span class="line"><span class="number">15</span> aload_1</span><br><span class="line">16 invokevirtual #7 &lt;java/lang/StringBuilder.append&gt;</span><br><span class="line">19 invokevirtual #8 &lt;java/lang/StringBuilder.toString&gt;</span><br><span class="line"><span class="number">22</span> astore_2</span><br><span class="line"><span class="number">23</span> <span class="keyword">return</span></span><br></pre></td></tr></table></figure>

</li>
</ol>
<p>通过查看字节码，我们同样是定义一个最终字符串为”a#4$”的变量，但是使用字符串连接符时，一个子串使用变量替代了之前的直接字面量，发现字节码有很大的不同，同样是编译器在背后做了手脚，其发现如果一个通过<code>+</code>定义的字符串中，如果子串有变量，那么编译器会偷偷的产生一个 StringBuilder 类，而<code>+</code>符号也会被转换为 StringBuilder 的 append 方法。最终拼接好的字符串是刚刚的 StringBuilder 调用了其 toString 方法，而查看 StringBuilder 的 toString 方法，其内部是重新创建了一个 String 的对象：</p>
<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="meta">@Override</span></span><br><span class="line"><span class="function"><span class="keyword">public</span> String <span class="title">toString</span><span class="params">()</span> </span>&#123;</span><br><span class="line">    <span class="comment">// Create a copy, don't share the array</span></span><br><span class="line">    <span class="keyword">return</span> <span class="keyword">new</span> String(value, <span class="number">0</span>, count);</span><br><span class="line">&#125;</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p>结论：使用字符串连接符<code>+</code>定义字符串，如果连接的子串中包含变量，那么该字符串不会在 class 文件中保存为<code>ConstantStringInfo</code>常量，而是通过 StringBuilder 在方法运行时动态生成的一个全新的 String 变量。</p>
<h1 id="字符串池-StringPool"><a href="#字符串池-StringPool" class="headerlink" title="字符串池 StringPool"></a>字符串池 StringPool</h1><p>通过上述三种定义字符串的创建过程，我们可以发现一个现象，虽然最终字面量是一样的，但是如果用<code>==</code>比较结果可能是不一样的。</p>
<figure class="highlight java"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br><span class="line">7</span><br><span class="line">8</span><br><span class="line">9</span><br><span class="line">10</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line">String s1 = <span class="string">"a#4$"</span>;</span><br><span class="line"></span><br><span class="line">String s2 = <span class="string">"a#"</span> + <span class="string">"4$"</span>;</span><br><span class="line"></span><br><span class="line">String tmp = <span class="string">"4$"</span>;</span><br><span class="line">String s3 = <span class="string">"a#"</span> + tmp;</span><br><span class="line"></span><br><span class="line">System.out.println(s1 == s2);  <span class="comment">//true</span></span><br><span class="line">System.out.println(s1 == s3);  <span class="comment">//false</span></span><br><span class="line">System.out.println(s1 == s3.intern());  <span class="comment">//true</span></span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p>通过该程序的结果，我们可以发现 s1 和 s2 都是直接从运行时常量池相同的位置获取的值，所以其用 <code>==</code>比较得到的结果是 true，因为本来就是同一个对象。但 s3 并不是从运行时常量池直接取的值，而是在方法内部通过 StringBuilder 的 toString 方法获取的一个新的 String 对象，所以和 s1 比较，自然得到的结果就是 false 了。</p>
<p>这里要注意的是：在运行时常量池保存的字符串类型的常量，其实保存的并不是字符串本身，而是一个 key ！这个 key 是 JVM 中 StringPool 的一个 key，由该 key 对应的 value 得到的值才是真正 Java 中 String 变量。</p>
<p>这样设计的原因是：String 是一个类，该类中保存了字符串的值，本质上是一个 char 类型的数组，但是 String 和 char[] 又不是对等的，char[] 是 String 的主要组成部分，但是 String 毕竟是一个类，其内部还有其它的成员和方法来操作自身的 char[]。同时 String 又是一个不可变类，也就是说如果一个 String 类型的变量确定之后，其内部的 char[] 的元素是不可以改变的，是不可变的(只读的)，同时 String 类型的变量在程序中又很常用，所以在 JVM 中定义了一块内存，叫做字符串池——StringPool。注意这个 StringPool 是整个应用程序所共享的，里面存放的就是在 class 文件中被定义为<code>ConstantStringInfo</code>常量所对应的真正的字符串，而在运行时常量池中保存的所谓的字符串常量，其实只是 StringPool 的一个引用。这样设计的目的，可以达到一个应用中所有相同的字符串常量是唯一的，从而达到节约 JVM 内存空间的目的。</p>
<p>观察字符串赋值的语句可以发现，在上例的(1)和(2)中，都是使用 ldc 指令，将运行时常量池中获取到字符串常量，注意：此时从运行时常量池获取到的字符串为 JVM 中的字符串，而不是 java 应用程序中的编码，真正实现这一转换过程的是在 ldc 命令中进行的转换，具体实现过程可参考 <a href="https://github.com/zachaxy/JVM/blob/master/Java/src/instructions/constants/LDC.java" target="_blank" rel="noopener">LDC.java</a> </p>
<p>这里简述一下 StringPool 的实现过程，其内部是一个 HashMap，key 为 JVM 中的字符串，value 为 java 引用程序中可是使用的 String，注意这个 String 是指包含了 char[] 的一个 Object，而不单单是 char[]。如果 key 相同，那么得到的 Object 就是同一个。当然，如果当前 map 中不存在 key，那么就添加该 (key,value)对。<br>这也就解释了为什么上例中 s1==s2。同时 s3 对应的 Object 并不不是从 StringPool 中获取的，而是在当前 Frame 中重新 new 的一个对象。所以 s1!=s3。</p>
<p>同时注意到 <code>s1==s3.intern()</code>。String 中有一个 intern 方法，该方法的作用是以 s3 的字面量为 key，从 StringPool 中寻找对应的值，如果不存在则添加，并返回对应的 object。因为 s3 的字面量和 s1 是相同的，所以从 StringPool 中返回值的话，得到的 object 和 s1 是一样的。</p>
<p>具体实现请参考 <a href="https://github.com/zachaxy/JVM/blob/master/Java/src/runtimedata/heap/StringPool.java" target="_blank" rel="noopener">StringPool.java</a><br>但是这里的实现，并不如意。原因还是本 JVM 是采用 java 实现的，导致字符串在 JVM 中的编码和 java 应用程序中的编码是一样的，这一个转换有些多此一举，但是为了模拟 StringPool 的功能，还是添加了对应的代码。同时要注意，String 在 JVM 中也是一个 Zobject，通过 key 获取到的不应该是一个 java 中的 String，而应该是 JVM 中的 Zobject。</p>


    </div>









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    <strong>本文作者：</strong>
    zachaxy
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    <strong>本文链接：</strong>
    <a href="https://zachaxy.github.io/2018/01/16/手写JVM系列-15-字符串的实现/" title="手写JVM系列(15)-字符串的实现">https://zachaxy.github.io/2018/01/16/手写JVM系列-15-字符串的实现/</a>
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    本博客所有文章除特别声明外，均采用 <a href="https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/" rel="external nofollow" target="_blank">CC BY-NC-SA 3.0</a> 许可协议。转载请注明出处！
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    <i class="fa fa-user"></i>
  </span>
  <span class="author" itemprop="copyrightHolder">zachaxy</span>


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    window.Promise = null;
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    // Popup Window;
    var isfetched = false;
    var isXml = true;
    // Search DB path;
    var search_path = "search.xml";
    if (search_path.length === 0) {
      search_path = "search.xml";
    } else if (/json$/i.test(search_path)) {
      isXml = false;
    }
    var path = "/" + search_path;
    // monitor main search box;

    var onPopupClose = function (e) {
      $('.popup').hide();
      $('#local-search-input').val('');
      $('.search-result-list').remove();
      $('#no-result').remove();
      $(".local-search-pop-overlay").remove();
      $('body').css('overflow', '');
    }

    function proceedsearch() {
      $("body")
        .append('<div class="search-popup-overlay local-search-pop-overlay"></div>')
        .css('overflow', 'hidden');
      $('.search-popup-overlay').click(onPopupClose);
      $('.popup').toggle();
      var $localSearchInput = $('#local-search-input');
      $localSearchInput.attr("autocapitalize", "none");
      $localSearchInput.attr("autocorrect", "off");
      $localSearchInput.focus();
    }

    // search function;
    var searchFunc = function(path, search_id, content_id) {
      'use strict';

      // start loading animation
      $("body")
        .append('<div class="search-popup-overlay local-search-pop-overlay">' +
          '<div id="search-loading-icon">' +
          '<i class="fa fa-spinner fa-pulse fa-5x fa-fw"></i>' +
          '</div>' +
          '</div>')
        .css('overflow', 'hidden');
      $("#search-loading-icon").css('margin', '20% auto 0 auto').css('text-align', 'center');

      $.ajax({
        url: path,
        dataType: isXml ? "xml" : "json",
        async: true,
        success: function(res) {
          // get the contents from search data
          isfetched = true;
          $('.popup').detach().appendTo('.header-inner');
          var datas = isXml ? $("entry", res).map(function() {
            return {
              title: $("title", this).text(),
              content: $("content",this).text(),
              url: $("url" , this).text()
            };
          }).get() : res;
          var input = document.getElementById(search_id);
          var resultContent = document.getElementById(content_id);
          var inputEventFunction = function() {
            var searchText = input.value.trim().toLowerCase();
            var keywords = searchText.split(/[\s\-]+/);
            if (keywords.length > 1) {
              keywords.push(searchText);
            }
            var resultItems = [];
            if (searchText.length > 0) {
              // perform local searching
              datas.forEach(function(data) {
                var isMatch = false;
                var hitCount = 0;
                var searchTextCount = 0;
                var title = data.title.trim();
                var titleInLowerCase = title.toLowerCase();
                var content = data.content.trim().replace(/<[^>]+>/g,"");
                var contentInLowerCase = content.toLowerCase();
                var articleUrl = decodeURIComponent(data.url);
                var indexOfTitle = [];
                var indexOfContent = [];
                // only match articles with not empty titles
                if(title != '') {
                  keywords.forEach(function(keyword) {
                    function getIndexByWord(word, text, caseSensitive) {
                      var wordLen = word.length;
                      if (wordLen === 0) {
                        return [];
                      }
                      var startPosition = 0, position = [], index = [];
                      if (!caseSensitive) {
                        text = text.toLowerCase();
                        word = word.toLowerCase();
                      }
                      while ((position = text.indexOf(word, startPosition)) > -1) {
                        index.push({position: position, word: word});
                        startPosition = position + wordLen;
                      }
                      return index;
                    }

                    indexOfTitle = indexOfTitle.concat(getIndexByWord(keyword, titleInLowerCase, false));
                    indexOfContent = indexOfContent.concat(getIndexByWord(keyword, contentInLowerCase, false));
                  });
                  if (indexOfTitle.length > 0 || indexOfContent.length > 0) {
                    isMatch = true;
                    hitCount = indexOfTitle.length + indexOfContent.length;
                  }
                }

                // show search results

                if (isMatch) {
                  // sort index by position of keyword

                  [indexOfTitle, indexOfContent].forEach(function (index) {
                    index.sort(function (itemLeft, itemRight) {
                      if (itemRight.position !== itemLeft.position) {
                        return itemRight.position - itemLeft.position;
                      } else {
                        return itemLeft.word.length - itemRight.word.length;
                      }
                    });
                  });

                  // merge hits into slices

                  function mergeIntoSlice(text, start, end, index) {
                    var item = index[index.length - 1];
                    var position = item.position;
                    var word = item.word;
                    var hits = [];
                    var searchTextCountInSlice = 0;
                    while (position + word.length <= end && index.length != 0) {
                      if (word === searchText) {
                        searchTextCountInSlice++;
                      }
                      hits.push({position: position, length: word.length});
                      var wordEnd = position + word.length;

                      // move to next position of hit

                      index.pop();
                      while (index.length != 0) {
                        item = index[index.length - 1];
                        position = item.position;
                        word = item.word;
                        if (wordEnd > position) {
                          index.pop();
                        } else {
                          break;
                        }
                      }
                    }
                    searchTextCount += searchTextCountInSlice;
                    return {
                      hits: hits,
                      start: start,
                      end: end,
                      searchTextCount: searchTextCountInSlice
                    };
                  }

                  var slicesOfTitle = [];
                  if (indexOfTitle.length != 0) {
                    slicesOfTitle.push(mergeIntoSlice(title, 0, title.length, indexOfTitle));
                  }

                  var slicesOfContent = [];
                  while (indexOfContent.length != 0) {
                    var item = indexOfContent[indexOfContent.length - 1];
                    var position = item.position;
                    var word = item.word;
                    // cut out 100 characters
                    var start = position - 20;
                    var end = position + 80;
                    if(start < 0){
                      start = 0;
                    }
                    if (end < position + word.length) {
                      end = position + word.length;
                    }
                    if(end > content.length){
                      end = content.length;
                    }
                    slicesOfContent.push(mergeIntoSlice(content, start, end, indexOfContent));
                  }

                  // sort slices in content by search text's count and hits' count

                  slicesOfContent.sort(function (sliceLeft, sliceRight) {
                    if (sliceLeft.searchTextCount !== sliceRight.searchTextCount) {
                      return sliceRight.searchTextCount - sliceLeft.searchTextCount;
                    } else if (sliceLeft.hits.length !== sliceRight.hits.length) {
                      return sliceRight.hits.length - sliceLeft.hits.length;
                    } else {
                      return sliceLeft.start - sliceRight.start;
                    }
                  });

                  // select top N slices in content

                  var upperBound = parseInt('1');
                  if (upperBound >= 0) {
                    slicesOfContent = slicesOfContent.slice(0, upperBound);
                  }

                  // highlight title and content

                  function highlightKeyword(text, slice) {
                    var result = '';
                    var prevEnd = slice.start;
                    slice.hits.forEach(function (hit) {
                      result += text.substring(prevEnd, hit.position);
                      var end = hit.position + hit.length;
                      result += '<b class="search-keyword">' + text.substring(hit.position, end) + '</b>';
                      prevEnd = end;
                    });
                    result += text.substring(prevEnd, slice.end);
                    return result;
                  }

                  var resultItem = '';

                  if (slicesOfTitle.length != 0) {
                    resultItem += "<li><a href='" + articleUrl + "' class='search-result-title'>" + highlightKeyword(title, slicesOfTitle[0]) + "</a>";
                  } else {
                    resultItem += "<li><a href='" + articleUrl + "' class='search-result-title'>" + title + "</a>";
                  }

                  slicesOfContent.forEach(function (slice) {
                    resultItem += "<a href='" + articleUrl + "'>" +
                      "<p class=\"search-result\">" + highlightKeyword(content, slice) +
                      "...</p>" + "</a>";
                  });

                  resultItem += "</li>";
                  resultItems.push({
                    item: resultItem,
                    searchTextCount: searchTextCount,
                    hitCount: hitCount,
                    id: resultItems.length
                  });
                }
              })
            };
            if (keywords.length === 1 && keywords[0] === "") {
              resultContent.innerHTML = '<div id="no-result"><i class="fa fa-search fa-5x" /></div>'
            } else if (resultItems.length === 0) {
              resultContent.innerHTML = '<div id="no-result"><i class="fa fa-frown-o fa-5x" /></div>'
            } else {
              resultItems.sort(function (resultLeft, resultRight) {
                if (resultLeft.searchTextCount !== resultRight.searchTextCount) {
                  return resultRight.searchTextCount - resultLeft.searchTextCount;
                } else if (resultLeft.hitCount !== resultRight.hitCount) {
                  return resultRight.hitCount - resultLeft.hitCount;
                } else {
                  return resultRight.id - resultLeft.id;
                }
              });
              var searchResultList = '<ul class=\"search-result-list\">';
              resultItems.forEach(function (result) {
                searchResultList += result.item;
              })
              searchResultList += "</ul>";
              resultContent.innerHTML = searchResultList;
            }
          }

          if ('auto' === 'auto') {
            input.addEventListener('input', inputEventFunction);
          } else {
            $('.search-icon').click(inputEventFunction);
            input.addEventListener('keypress', function (event) {
              if (event.keyCode === 13) {
                inputEventFunction();
              }
            });
          }

          // remove loading animation
          $(".local-search-pop-overlay").remove();
          $('body').css('overflow', '');

          proceedsearch();
        }
      });
    }

    // handle and trigger popup window;
    $('.popup-trigger').click(function(e) {
      e.stopPropagation();
      if (isfetched === false) {
        searchFunc(path, 'local-search-input', 'local-search-result');
      } else {
        proceedsearch();
      };
    });

    $('.popup-btn-close').click(onPopupClose);
    $('.popup').click(function(e){
      e.stopPropagation();
    });
    $(document).on('keyup', function (event) {
      var shouldDismissSearchPopup = event.which === 27 &&
        $('.search-popup').is(':visible');
      if (shouldDismissSearchPopup) {
        onPopupClose();
      }
    });
  </script>

















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